Bronnen van elektrische energie: beschrijving, typen en kenmerken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Bronnen van elektrische energie in elke plaats verschillen in de manier waarop het wordt ontvangen. Dus in de steppen is het handiger om de kracht van de wind te gebruiken of warmte om te zetten na het verbranden van brandstof, gas. In de bergen, waar rivieren zijn, worden dammen gebouwd en het water drijft gigantische turbines aan. De elektromotorische kracht wordt bijna overal verkregen ten koste van andere natuurlijke energieën.

Waar consumentenvoedsel vandaan komt

Elektrische energiebronnen krijgen spanning na de transformatie van windkracht, kinetische beweging, waterstroom, het resultaat van een kernreactie, warmte van de verbranding van gas, brandstof of steenkool. Thermische centrales en waterkrachtcentrales zijn wijdverbreid. Het aantal kerncentrales neemt geleidelijk af omdat ze niet helemaal veilig zijn voor omwonenden.

Er kan gebruik worden gemaakt van een chemische reactie, we zien deze verschijnselen bij auto-accu's en huishoudelijke apparaten. Batterijen voor telefoons werken volgens hetzelfde principe. Windgeleiders worden gebruikt op plaatsen met constante wind, waar elektrische energiebronnen een conventionele hoogvermogengenerator in het ontwerp bevatten.

Soms is één station niet genoeg om de hele stad van stroom te voorzien,en elektrische energiebronnen worden gecombineerd. Dus zonnepanelen worden geïnstalleerd op de daken van huizen in warme landen, die individuele kamers voeden. Geleidelijk zullen milieuvriendelijke bronnen de stations vervangen die de atmosfeer vervuilen.

In auto's

De batterij in transport is niet de enige bron van elektrische energie. De circuits van de auto zijn zo ontworpen dat tijdens het rijden het proces van het omzetten van kinetische energie in elektrische energie begint. Dit komt door de generator, waarin de rotatie van de spoelen in het magnetische veld het uiterlijk van een elektromotorische kracht (EMF) genereert.

Er begint een stroom in het netwerk te lopen, waardoor de batterij wordt opgeladen, waarvan de duur afhangt van de capaciteit. Het laden begint direct na het starten van de motor. Dat wil zeggen, energie wordt opgewekt door brandstof te verbranden. Recente ontwikkelingen in de auto-industrie hebben het mogelijk gemaakt om de EMV van een bron van elektrische energie voor het verkeer te gebruiken.

In elektrische voertuigen wekken krachtige chemische batterijen stroom op in een gesloten circuit en dienen ze als stroombron. Hier wordt het omgekeerde proces waargenomen: EMF wordt gegenereerd in de spoelen van het aandrijfsysteem, waardoor de wielen gaan draaien. De stromen in het secundaire circuit zijn enorm, evenredig met de acceleratiesnelheid en het gewicht van de auto.

Het principe van de spoel met een magneet

De stroom die door de spoel vloeit, veroorzaakt een wisselende magnetische flux. Hij oefent op zijn beurt een opwaartse kracht uit op de magneten, waardoor het frame met tweeroteren met magneten met tegengestelde polariteit. Zo dienen de bronnen van elektrische energie als een knooppunt voor de beweging van auto's.

Het omgekeerde proces, wanneer het frame met de magneet in de wikkelingen roteert, vanwege kinetische energie, stelt u in staat de wisselende magnetische flux om te zetten in de EMF van de spoelen. Verder zijn er spanningsstabilisatoren in het circuit geïnstalleerd, die zorgen voor de vereiste prestaties van het voedingsnetwerk. Volgens dit principe wordt elektriciteit opgewekt in waterkrachtcentrales, thermische centrales.

EMF in het circuit komt ook voor in een gewoon gesloten circuit. Het bestaat zolang er een potentiaalverschil op de geleider wordt toegepast. Elektromotorische kracht is nodig om de kenmerken van een energiebron te beschrijven. De fysieke definitie van de term klinkt als volgt: EMV in een gesloten circuit is evenredig met het werk van externe krachten die een enkele positieve lading door het hele lichaam van de geleider verplaatsen.

Formule E=IR - er wordt rekening gehouden met de totale weerstand, bestaande uit de interne weerstand van de stroombron en de resultaten van het optellen van de weerstand van het gevoede gedeelte van het circuit.

Beperkingen op de installatie van onderstations

Elke geleider waardoor stroom vloeit, genereert een elektrisch veld. De energiebron is een zender van elektromagnetische golven. Rond krachtige installaties, in onderstations of in de buurt van generatorsets wordt de menselijke gezondheid aangetast. Daarom zijn er maatregelen genomen om bouwprojecten in de buurt van woongebouwen te beperken.

AanOp wetgevend niveau worden vaste afstanden tot elektrische objecten vastgesteld, waarboven een levend organisme veilig is. Het bouwen van krachtige onderstations in de buurt van huizen en op de route van mensen is verboden. Krachtige installaties moeten hekken en gesloten ingangen hebben.

Hoogspanningslijnen worden hoog boven de gebouwen gemonteerd en uit de nederzettingen gehaald. Om de invloed van elektromagnetische golven in de woonwijk te elimineren, zijn energiebronnen afgesloten met geaarde metalen schermen. In het eenvoudigste geval wordt een draadgaas gebruikt.

Maateenheden

Elke waarde van de energiebron en het circuit wordt beschreven door kwantitatieve waarden. Dit vergemakkelijkt de taak van het ontwerpen en berekenen van de belasting voor een specifieke voeding. Meeteenheden zijn onderling verbonden door natuurkundige wetten.

De eenheden voor voedingen zijn als volgt:

• Weerstand: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reactief en impedantie: X en Z - Ohm.
• Current: I - Amp.
• Spanning: U - Volt.
• Vermogen: P - Watt.

Seriële en parallelle stroomcircuits bouwen

Kettingberekening wordt ingewikkelder als verschillende soorten elektrische energiebronnen zijn aangesloten. Er wordt rekening gehouden met de interne weerstand van elke tak en de richting van de stroom door de geleiders. Om de EMF van elke bron afzonderlijk te meten, moet u het circuit openen en de potentiaal rechtstreeks meten aan de klemmen van de voedingsbatterij met een apparaat - een voltmeter.

Wanneer het circuit gesloten is, zal het apparaat een spanningsval vertonen, die een kleinere waarde heeft. Vaak zijn er meerdere bronnen nodig om aan de nodige voeding te komen. Afhankelijk van de taak kunnen verschillende soorten verbindingen worden gebruikt:

• Sequentiële. De EMF van het circuit van elke bron wordt opgeteld. Dus bij gebruik van twee batterijen met een nominale waarde van 2 volt, krijgen ze 4 V als resultaat van het aansluiten.
• Parallel. Dit type wordt gebruikt om de capaciteit van de bron te vergroten respectievelijk is er een langere batterijduur. De EMF van het circuit met deze aansluiting verandert niet met gelijke batterijclassificaties. Het is belangrijk om de polariteit van de verbinding te observeren.
• Gecombineerde verbindingen worden zelden gebruikt, maar komen in de praktijk wel voor. De berekening van de resulterende EMV wordt gemaakt voor elke individuele gesloten sectie. Er wordt rekening gehouden met de polariteit en richting van de stroom van de takken.

Voeding ohm

De interne weerstand van de bron van elektrische energie wordt in aanmerking genomen om de resulterende EMF te bepalen. In het algemeen wordt de elektromotorische kracht berekend met de formule E=IR + Ir. Hier is R de consumentenweerstand en r de interne weerstand. De spanningsval wordt berekend volgens de volgende relatie: U=E - Ir.

De stroom die in het circuit vloeit, wordt berekend volgens de wet van Ohm van het volledige circuit: I=E/(R + r). Interne weerstand kan de stroomsterkte beïnvloeden. Om dit te voorkomen, wordt de bron geselecteerd voor de belasting volgens:volgende regel: de interne weerstand van de bron moet veel kleiner zijn dan de totale totale weerstand van de verbruikers. Dan is het vanwege de kleine fout niet nodig om rekening te houden met de waarde ervan.

Hoe voeding ohm meten?

Omdat bronnen en ontvangers van elektrische energie op elkaar moeten worden afgestemd, rijst meteen de vraag: hoe meet je de interne weerstand van de bron? Je kunt immers niet met een ohmmeter verbinding maken met contacten met de aanwezige potentialen. Om het probleem op te lossen, wordt een indirecte methode voor het nemen van indicatoren gebruikt - de waarden van extra hoeveelheden zijn vereist: stroom en spanning. De berekening wordt gemaakt volgens de formule r=U/I, waarbij U de spanningsval over de interne weerstand is en I de stroom in het circuit onder belasting.

Spanningsval wordt direct over de voedingsklemmen gemeten. Een weerstand met een bekende waarde R is aangesloten op het circuit. Alvorens metingen uit te voeren, is het noodzakelijk om de EMF van de bron te fixeren met een open circuit - E met een voltmeter. Sluit vervolgens de belasting aan en noteer de metingen - U belasting. en huidige I.

Gewenste spanningsval over de interne weerstand U=E − U belasting. Als resultaat berekenen we de vereiste waarde r=(E − U belasting)/I.